이제 해양수산 분야에까지 ‘수소경제활성화로드맵’이 확대된다.
해양수산부(장관 문성혁, 이하 해수부)는 지난 4월 26일 ‘해양수산 수소경제 기술 활성화 방안 연구’보고회를 열고 수소경제로드맵 수립 작업에 착수할 계획이라고 밝혔다.
해수부는 범정부적 수소경제 활성화 방향에 맞춰 해양·수산·해운·항만·물류 분야에 특화된 수소경제 활성화 방안을 마련하는 것을 목표로 하고 있다.
그동안의 수소경제 활성화는 수소자동차와 수소도시 위주로 논의됐지만 바이오 수소나 수소선박의 경우 해양수산 분야에서도 활용도가 높기 때문에 해양수산 부분에 수소경제의 정착은 필수불가결한 것으로 보인다.
이에 이번 연재에서는 해양수산 분야의 수소경제 활성화 방안에 대해 살펴보고자 한다.
◆ 해양미생물을 통한 수소 생산 및 확보
해수부는 해양수산 분야의 수소경제 활성화 방안으로 해양미생물을 통한 수소 생산 및 확보를 목표로 하고 있다.
현재 수소를 얻는 방식은 석유의 정제과정에서 부산물로 얻거나 석유나 천연가스를 열분해하는 것이 일반적이었다. 이것은 수소생산을 화석연료에 의존하게 된다는 문제점이 있다. 이 문제점에서 벗어나 대안으로 대두된 것이 바로 해양 바이오 수소이다.
해양 바이오 수소 연구는 1991년부터 시작되었다. 해수부와 한국해양과학기술원(원장 김웅서, 이하 KIOST)은 1991년부터 태평양, 인도양 등의 바다에 독점탐사권을 확보해 자원탐사에 나섰다. 2002년 연구선 온누리호는 남태평양 수심 1500미터 뜨거운 물이 뿜어져 나오는 해저열수구에서 신종미생물을 채취했다. 배의 이름을 따서 ‘써모코커스 온누리누스 NA 1’으로 명명된 이 미생물을 연구한 결과 온누리누스는 7개의 수소화 효소군이 있어서 산소가 없는 고온의 공간에서 일산화탄소와 같은 폐기물을 섭취하고 수소를 만들어 낸다는 사실이 밝혀졌다. 2010년 KIOST는 ‘써모코커스 온누리누스 NA 1’에서 일산화탄소와 개미산 그리고 물의 화학반응을 촉진시키는 촉매작용을 통해 수소가 생산되는 현상을 국제적 학술지에 등재했다.
KIOST는 2011년부터 지금까지 기술원 안에 소형플랜트를 구축하여 제철소에서 나오는 부생가스를 활용하여 수소를 생산하는데 성공했으며 더 나아가 수소의 생산량을 향상시키기 위해 지속적인 연구를 진행 중에 있다.
그 결과 2015년부터 2017년까지 제철소의 부생가스를 이용해 올해 연간 480톤의 수소를 1KG당 3700원에 생산할 수 있는 데모플랜트를 구축하는 등 상용화에 바짝 다가서고 있다. 향후 바이오수소는 우리나라 연간 수소거래량의 20%까지 담당할 수 있을 거라 기대하고 있다.
◆ 선박·항만·해양플랜트를 중심으로 한 수소 운송·보관·충전 시스템 구축·실증
청정에너지인 수소는 –253℃의 극저온에서 액화되고 이 약화수소는 기체 상태의 수소에 비해 부피가 1/800로 감소되기 때문에 저장 및 운송이 수월해진다. 또한 수소충전소의 저장탱크 크기가 작아져 충전소 건설 부지를 줄여주어 운영비도 절감시킬 수 있다.
현재 수소액화플랜트는 미국, 유럽, 인도, 중국에서 상용화되었지만 국내에는 아직 수소액화플랜트가 없다. 이에 핵심기술 국산화 추진이 시급한 실정이다.
이같은 현재의 상황에서 반가운 소식이 전해졌다. 창원시(시장 허성무)는 지난 4월 23일 두산중공업(대표 정영인)과 함께 ‘수소액화 및 저장장치 개발 실증사업’추진을 위한 업무 협약식을 개최했다.
창원시는 이 협약식을 통해 수소액화 및 저장장치 개발 실증을 확보하여 국내 최초 상용 수소액화플랜트를 구축하는 것을 목표로 하고 있다. 그리하여 창원시를 수소산업 선도도시로 나아가기 위해 노력하고 있다.
◆ 수소선박 연관 기술 및 산업 육성해야
아직까지 국내 수소연료전지 선박 개발은 수소자동차에 비해 많이 뒤쳐져 있다. 이에 반해 해외 각국은 수소연료전지 선박에 대한 실증과 함께 상용화단계까지 간 상태다.
미국은 2015년에 처음으로 액화수소 연료전지를 이용하는 선박을 건조했다. 현재는 물로 생성된 수소만 활용하는 수소연료전지를 이용하는 고속 페리 상용화를 위해 노력하고 있다. 그 결과 올해 수소연료전지 여객선까지 나와 첫 항해에 나설 예정이다.
독일은 2008년 Zemship 프로젝트를 통해 최초의 수소연료전지 선박을 제작했다. 2009년에는 노르웨이와 함께 이 선박의 실험 운항을 실시해 기술실증을 마쳤다.
독일과 함께 기술 실증을 한 노르웨이는 2021년에 수소연료전지와 배터리를 통시 탑재한 하이드리브 페리를 운행할 예정이다. 이 페리를 승객299명과 차량 80대를 태울 수 있는 대형 선박인 것으로 알려졌다.
현재 국내 중소 조선사들은 50인승 규모의 레저선에 연료전지 시스템을 탑재한 친환경 선박을 내놓았다. 이에 2018년 부산광역시는 해외 선진국과의 기술격차를 줄이기 위해 수소선박추진단을 발족했다.
울산광역시(시장 송철호)는 수소 도시 비전 선포식을 열고 현대중공업(대표 가삼현) 울산 조선소에서 초대형 연료전지가 장착된 선박을 제작하겠다는 비전을 제시했다. 이를 위해 발전용 수소연료전지의 국산화 사업을 동시에 추진한다. 울산시와 현재차는 이미 500kW급 발전용 수소연료전지를 개발중에 있다.
정부도 수소선박 개발에 약 50억원의 예산을 배정했다. 이 소식이 관련업체에 전해지자 업체들도 기술개발과 인프라 구축에 나서고 있다.
연료전지선박은 수소경제에 가장 부합한 선박이라 평가받고 있다. 연료전지선박은 기본의 선박 엔진인 가스터빈 하이브리드시스템이나 지젤보다 에너지 효율이 30%가량 높다. 더구나 친환경적이다. 대형 선박은 연료 소비량이 높은 만큼 엄청난 배기가스도 배출하기 때문에 환경오염을 야기시킨다. 하지만 연료전지 선박은 오염물질이 없고 소음과 진동이 없다. 이같은 장점으로 연료전지선받은 전 세계적으로 광범위하게 상용화될 전망이다. 전문가들은 2030년이 되면 대양 항해선으로 수소연료전지 선박의 시대가 도래할 것이라고 전망했다.
이를 위해 전문가들은 고압의 수소 및 액체 수소를 대량 수송·저장할 수 있는 기술개발이 시급하다고 조언했다.
환경경찰뉴스 이의정 기자